6. Аппаратура компьютеров ibm pc: конфигурация, Основная память пк

Конфигурация

Основная конфигурация с общим процессором.

У микропроцессора есть выделенное адресное пространство, куда прикрепляются устройства. Он включает в себя 3 шины материнской платы.

1) шина данных (перекачивает данные)

2) шина адреса (указывает, куда, например порты ввода/вывода)

3) шина прерываний (канал линий прерывания).

Канал DMA – специализированное устройство ввода/вывода, через которое могут передаваться данные без участия процессора.

16 и 32-битовые архитектуры

Стандартная архитектура – 32 бита процессор, 32 бита – шины и адреса данных.

У Microsoft зарезервированы следующие имена:

1. COM1-COM4

2. LPT1-LPT4

УВВ:

3. CON – монитор

4. PPN – принтер

5. A:\

6. В:\ - имена накопителей, внешних носителей

Накопители:

7. floppy – дисковод

8. CD, CD-roms, cd-drives

9. Flash

Самая простая модель микропроцессора:

1. обрабатывающая часть

2. регистры (хранение информации и ее обработка процессором)

Регистры

Основная часть регистров 32 бита. Все регистры делятся на: регистры общего назначения и регистры с плавающей точкой.

1. Регистры данных 4 штуки, 32 разряда.

1. Е значит END.

2. А регистр аккумулятора

3. B регистр базы

4. C регистр счетчика

5. D регистр данных

В 16-битовой архитектуре младший байт L и старший H. Обращение:

AL, AH, BL, BH, CL, CH, DL, DH.

2. Регистры индексов – 2 штуки.

   1. SI – индекс приемника

   2. DI – индекс источника

3. Регистры указателей, 3 шт

   1. BP – указатель базы

   2. SP – указатель стека

   3. IP – указатель команд

Используются, как элементы адресации.

4. Регистр флагов

Содержит в каждом бите некоторую информацию. Например:

1. CF – флаг переноса (складываем два числа, одино не помещается в разрядную сетку и тогда попадает в carry flag).

2. ZF = 1, если результат = 0 (= 0, если результат = 1).

3. SF = 1, если число меньше нуля (= 0, если результат больше нуля). Это флаг знака результата.

PSW – это указатель команд и флаги с точки зрения архитектуры.

5. Регистры сегментов – 16 битов.

   1. CS – командный сегмент

   2. SS – сегмент стека

   3. DS – сегмент данных

   4. ES – дополнительный регистр данных.

   5. GS, FS – два дополнительных сегмента.

7. Микропроцессор, адресация в 16-битовой архитектуре и 32-битовой архитектуре

С помощью одного регистра можно записать 2¹⁶ адресов, т. е. 64 Kb. Это мало. У них 20-тиразрядная шина адреса, следовательно, можно записать 2²⁰ адресов, т. е. 1 Mb. Одного регистра на это не хватает, а двух – вполне.

Адрес команды:

CS:TP

CS – сегмент команды

TP – указатель команд.

16 = 2⁴ – для одной цифры четыре разряда в шестнадцатеричной системе. Двоичные легко перевести в шестнадцатеричные. Если старший сегмент имеет старшую цифру, не равную нулю, а остальные – нули, то адрес нормализован.

SSSP – стек,

DSBP – данные – адресация.

Исполнительный адрес - из двух регистров.

В 16-битовой архитектуре адрес можно трактовать, как 5-тибитовое шестнадцатеричное число. Одним регистром шифруется 64 Кб. С помощью младшей цифры можно изменить адрес на один параграф – 16 Кб.

Под PSW в 16-битовой архитектуре понимают эту информацию – регистр и регистр флагов.

Кроме адреса команд еще используются регистры.

SS и SP – тоже для вычисления адреса, но стекового.

SS – stack segment (сегмент стека), SP – stack pointer (указатель на стек).

Еще используются расширенные регистры. В 32битовой архитектуре все покрывается одним регистром.

(EIP, Flags) = PSW.

Адресное пространство процессора

Модели памяти в 16-битовой архитектуре.

Единица работы – процесс (совокупность кода данных и управляющей информации), следовательно, адресное пространство любого процесса условно состоит из трех частей:

1. код.

2. область статических данных (та область, которая выделяется процессу в момент его создания).

3. динамическая область (динамических данных). Выделяется по ходу.

В динамической области две части – стек и куча (heap), если не хватило места. Они хоть и используются процессом, но управляет ими ОС.

В связи с тем, что адресное пространство процессора устроено так – адресация следующая.

• CS:IP – к коду

• PS:BP – статические данные

• SS:SP – стек.

По два регистра.

Различают три разные модели памяти.

Если всего мало, то всего один регистр. Это модель TINY, когда формально 2 регистра, а реально – один (указательный). Это единственная модель с одним регистром.

SMALL – это когда все регистры имеют разные значения, но постоянные в течение выполнения одной программы. Но код – не больше 64 Кб.

Во всех остальных моделях – содержание регистра меняется по ходу программы (кроме SS).

Бывают модели памяти

• HUGE

• SMALL

• COMPACT

• MEDIUM

• LARGE

• HUGE

В HUGE – несколько сегментов кода и данных.

Память

В 16-битовой архитектуре – все адресное пространство процессора называют памятью, но это не совсем правильно, память – это то, что на чипе памяти, а в адресном пространстве – чуть больше. Но она делится на три части.

1. SMA – 640 Kб – для пользователя и ОС.

2. UMA – 384 Кб – не физическая память, а некоторая системная.

3. XMA – все остальное, расширенная память. Стандартно к ней нет доступа.

SMA и XMA - физическая память.

Обращение к ним всем трем одинаковое.

UMA используется особым образом, часть из нее – видеопамять.

XMA – в 16-битовой архитектуре стандартно недоступна, но если шина не 20 бит, а 24 бита, то уже можно. Но это уже расширенный режим адресации (для доступа нужно переключить микропроцессор в другой режим, что 16-битовая архитектура не поддерживает).

Такой стандарт через расширенный режим – XMS. Но существует еще стандарт EMS – выделяются адреса в UMA и накладываются на физическую память XMA. Для этого требуются драйвера.

В области XMA есть еще одна небольшая область – HMA (64 – 16 Кб), примыкает к UMA.

32-битовая архитектура.

Виртуальная и физическая память. Адресация к физической памяти – через один регистр.